K18k型货车上下部传动轴连杆故障分析

吴海中

摘 要：单位购进的10辆三段式连杆K18K型车，多次发生连杆对丝断裂现象，造成底开门无法正常开启或关闭，延误整列车在卸车货位上的停时，经过对故障原因进行分析并采取防治措施，确保矿区列车正常运输。

关键词：K18k；连杆；断裂；措施

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0084-02

1 问题的提出

K18K型漏斗车是专供运送煤炭的无盖漏斗车，适用于固定编组、循环使用、定点装卸、大量运转或消耗煤炭的港口、厂矿企业运用，卸货方式分为风动卸货和手动卸货，集团公司现采用手动方式。目前，我处K18自备车传动轴连杆有三段式连杆和二段式连杆两大类。2006年我处购进的10辆K18k型车，连杆为三段式连杆，在投入运用后，多次发生直径35 mm的连杆对丝断裂现象，造成无法开启或关闭底开门故障，影响车辆运用，延误整列车在卸车货位上的停时。

2 传动机构原理分析

2.1 手动开启关闭底开门动作过程

手动开启关闭底开门动作过程，如图1所示。

K18K风动、手动卸货机构都位于车底架之上2位端，手动卸煤时，扳动手轮带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，再通过离合器带动上部传动轴，通过上曲拐、连杆、下曲拐以带动下部传动轴转动，带动杠杆、拉杆，推开底门。

2.2 连杆锁闭（二级锁闭）原理

为了确保底门锁闭可靠，防止锁体在运行时震动自开，在两极传动的上、下轴之间，设计了一个过死点才可开启的连杆，将下部传动轴锁在指定的转动位置。使锁体锁在指定位置，形成了二级锁闭状态。所谓“死点”，是指连杆的两端转轴中心与上部传动轴的中心处在一条直线那个时刻的状态。如图2所示，图示状態是锁闭位，已过死点。连杆两端转轴连线与上部传动轴中心存在一个偏心距（15 mm），若在下部传动轴上施加逆时针扭矩想把底门打开，则上部传动轴反而需顺时针转动，连杆这时又紧靠在上部传动轴的左侧，限制住上部传动轴不能顺时针转动，所以下部传动轴主动施力是不可能打开底门的。要把底门打开，必须在上部传动轴上施加逆时针扭矩，才能带动上曲拐、连杆、下曲拐、下部传动轴、杠杆、底门拉杆，从而把底门打开。

2.3 底开门锁体锁闭原理

散粒货物压力由底门上的底门销3传给锁体5上的圆弧面。圆弧面是以锁体转动中心为圆心的圆弧，因此作用在锁体上的底门压力通过锁体的转动中心。底门销3压在圆弧面的任意点上，锁体与底门销均呈平衡状态。即两者呈随遇平衡状态。锁体不会因底门销3作用在锁体上的力增大或减小转动。锁体转动时，要克服底门销压在锁体上所形成的摩擦力。如图3所示。

3 故障分析

近几年来，随着我国铁路运能和速度的不断提高，对货车的平稳性要求越来越高，在轴重不变的情况下，随着速度的提高，车辆的垂向高频振动（即在纵垂面内的浮沉及点头） 与车体（簧上质量） 成正比，即簧上质量越大车辆的振动频率越高，货车运行的平稳性越低，“国铁”对簧上质量的设计要求是尽可能降低其质量，三段式连杆是“国铁”采用的新技术，优点是可有效降低簧上质量，提高车辆高速运行的平稳性，缺点是会造成抗扭力和剪切力能力降低，但因“国铁”列车运行跨距较大（即装卸频率不高），断丝故障发生率不高。

通过以上结构原理研究以及对故障车的现场勘察分析，由于矿区铁路装载、卸货条件环境较差，在打开或关闭底开门过程中，由于采用带“空行程”的两齿离合器，留有146度的自由转动角，连杆对丝承受较大的扭力，特别是在重车泄空瞬间，在水平方向承受较大剪切力，在关门时，又受到反向的剪切力，导致对丝疲劳断裂。使上部传动轴与下部传动轴失去联系，此时底开门锁闭仅靠底门上的锁体作用，二级锁闭失去作用，同时也无法开启和关闭底开门。

4 采取的措施

根据K18底开门传动机构作用原理以及造成对丝断裂的原因，为此我单位初步确立两套整改方案：

①不改变生产厂设计方式，更换对丝材质，选用有较高强度的45#钢加工对丝；

②改变生产厂设计方式，选用技术成熟、目前从未出现断裂现象的二段式连杆，如图4所示。

在初期选用有较高强度的45#钢加工对丝，在装配试运用后，仍出现断裂故障，所以放弃此方案。二段式连杆是成型技术，已运用近三十年，它虽比三段式连杆重，但因矿区铁路车辆运行速度较低（一般在50 km/h以下），其重量不足以影响车辆的运行平稳性；

其次测绘二、三段式连杆连接栓孔位置、尺寸完全匹配；第三现车测量二、三段式连杆端部销孔连线与上部传动轴的偏心距，二者相同；

第四因其能承受较强地扭力和剪切力，能够满足矿区高频装卸的要求，确保行车安全，提高车辆运用率。具体实施如下：

①通过底开门传动机构将底门锁闭；

②去除三段连杆与上曲拐和下曲拐的开口销和圆销，此时底开门通过锁体锁闭不会自动打开；

③二段连杆上端与上曲拐通过圆销连接；

④调整二段连杆下端丝杆并与下曲拐通过圆销连接。

5 改造效果

改造后的车辆在其车体上涂打“连杆试验车”标记，经过7个月的实际运用，二段式连杆一切正常，未发生弯曲变形、裂纹状况。提高了连杆的强度，抗扭力和水平方向剪切力能力大幅提升，确保底开门闭锁系统的完整性，避免了因对丝断裂造成无法开启或关闭底开门故障，有效防止底开门自动开启煤炭漏泄事故的发生。避免了资源损失以及由此可能引发车辆颠覆脱轨事故的发生。

参考文献：

[1] 李生荣.330 kVGIS传动连杆脱落原因分析及整改措施[J].中国新技术 新产品，2013，（10）.